ダイオードの特性

順方向バイアスおよび逆方向バイアス操作には、さまざまな電流スケールがあります。曲線の前方部分は、P領域が正になり、N領域が負になったときにダイオードが導通することを示しています。

ダイオードは、高抵抗方向にほとんど電流を流しません。つまり、P領域を負にし、N領域を正にします。これで、正孔と電子が接合部から排出され、障壁ポテンシャルが増加します。この状態は、曲線の逆電流部分で示されます。

曲線の点線部分は、 ideal curve、アバランシェ降伏がなかった場合に発生します。次の図は、接合ダイオードの静的特性を示しています。

ダイオードIVの特性

ダイオードの順方向および逆方向の電流電圧（IV）特性は、通常、単一の特性曲線で比較されます。順方向特性のセクションに示されている図は、順方向電圧と逆方向電圧が通常、グラフの水平線上にプロットされていることを示しています。

順方向および逆方向の電流値がグラフの縦軸に表示されます。順方向電圧は右に、逆方向電圧は左に表されています。開始点またはゼロ値はグラフの中心にあります。順方向電流は水平軸より上に伸び、逆方向電流は下向きに伸びます。

順方向電圧と順方向電流の合計値はグラフの右上部分にあり、逆方向電圧と逆方向電流の値は左下隅にあります。通常、順方向と逆方向の値を表示するために異なるスケールが使用されます。

フォワード特性

ダイオードが順方向にバイアスされると、順方向に電流（IF）が流れます。IFの値は、順方向電圧の量に直接依存します。順方向電圧と順方向電流の関係は、アンペアボルトまたはダイオードのIV特性と呼ばれます。次の図に、代表的なダイオードの順方向IV特性を示します。

以下は観察結果です-

順方向電圧はダイオードの両端で測定され、順方向電流はダイオードを流れる電流の測定値です。
ダイオード両端の順方向電圧が0Vに等しい場合、順方向電流（IF）は0mAに等しくなります。
グラフの始点（0）から値が始まるとき、VFが0.1V刻みで徐々に増加すると、IFが上昇し始めます。
VFの値がPN接合の障壁ポテンシャルを克服するのに十分な大きさである場合、IFのかなりの増加が発生します。これが発生するポイントは、しばしばニー電圧と呼ばれますV_K。ゲルマニウムダイオードの場合、V_K は約0.3V、シリコンの場合は0.7Vです。
IFの値がはるかに超えて増加した場合 V_K、順方向電流がかなり大きくなります。

この動作により、接合部に過度の熱が発生し、ダイオードが破壊される可能性があります。この状況を回避するために、保護抵抗がダイオードと直列に接続されています。この抵抗は、順方向電流を最大定格値に制限します。通常、ダイオードが順方向に動作する場合、電流制限抵抗が使用されます。

逆特性

ダイオードが逆バイアスされると、通常は非常に小さい逆電流が流れます。代表的なダイオード逆IV特性を上図に示します。

このグラフの垂直逆電流線には、マイクロアンペアで表された電流値があります。逆電流の伝導に関与する少数電流キャリアの量は非常に少ないです。一般に、これは逆電流が逆電圧の大部分にわたって一定のままであることを意味します。ダイオードの逆電圧を最初から上げると、逆電流にごくわずかな変化があります。ブレークダウン電圧（VBR）ポイントでは、電流は非常に急速に増加します。この時点では、ダイオードの両端の電圧はかなり一定のままです。

この定電圧特性は、逆バイアス条件下でのダイオードの多くのアプリケーションにつながります。逆バイアスされたダイオードの電流伝導に関与するプロセスは、次のように呼ばれます。Avalanche breakdown そして Zener breakdown。

ダイオードの仕様

他の選択と同様に、特定のアプリケーション用のダイオードの選択を検討する必要があります。製造元は通常、このタイプの情報を提供します。最大電圧および電流定格、通常の動作条件、機械的事実、リードの識別、取り付け手順などの仕様。

以下は重要な仕様の一部です-

Maximum forward current (IFM) −ダイオードを通過できる絶対最大繰り返し順方向電流。
Maximum reverse voltage (VRM) −ダイオードに印加できる絶対最大またはピーク逆バイアス電圧。
Reverse breakdown voltage (VBR) −ブレークダウンが発生する最小定常状態逆電圧。
Maximum forward surge current (IFM-surge)−短時間で許容できる最大電流。この現在の値はIFMよりはるかに大きいです。
Maximum reverse current (IR) −デバイスの動作温度で許容できる絶対最大逆電流。
Forward voltage (VF) −デバイスの動作温度での特定の順方向電流に対する最大順方向電圧降下。
Power dissipation (PD) −デバイスが25°Cの自由空気中で継続的に安全に吸収できる最大電力。
Reverse recovery time (Trr) −デバイスがオンからオフの統計に切り替わるのにかかる最大時間。

重要な用語

Breakdown Voltage −逆電流の急激な上昇によりPN接合が破壊する最小逆バイアス電圧です。
Knee Voltage −接合部を流れる電流が急激に増加し始める順方向電圧です。
Peak Inverse Voltage − PN接合に損傷を与えることなく、印加できる最大逆電圧です。
Maximum Forward Rating − PN接合が損傷することなく通過できる、瞬間順方向電流の最大値です。
Maximum Power Rating −ジャンクションに損傷を与えることなく、ジャンクションから放散できる最大電力です。